Астрономы, возможно, обнаружили «недостающую массу» Галактики

Группа астрономов из США и Мексики отыскала огромные запасы горячего ионизованного газа, который находится вблизи Галактики. Снимок активной галактики Markarian 509 — одного из восьми источников излучения, отобранных авторами (иллюстрация НАСА, ESA, G. Kriss, J. de Plaa).

Возможно, обнаруженное вещество решит давнюю проблему «недостающей массы». Суть её состоит в том, что измеряемая экспериментально барионная масса Млечного Пути — звёзды и холодный газ — сильно уступает расчётным значениям. При моделировании дисковой галактики, похожей на нашу, в рамках стандартной ΛCDM-космологии астрофизики получают (после учёта вклада тёмной материи) барионную массу, равную ~1,2∙1011 солнечной, а наблюдения свидетельствуют о вдвое меньшей массе в ~6∙1010 солнечных.

Размышляя о «пропаже» вещества, теоретики пришли к выводу о том, что оно скрывается в гигантских гало горячего газа. Если этот газ имеет относительно низкую температуру в 105–106 К, его можно обнаружить в ультрафиолетовом диапазоне по линиям поглощения ионизованных металлов, в частности пятикратно ионизованного кислорода O VI (в астрономии металлами, напомним, называют все элементы тяжелее гелия). Недавние исследования на «Хаббле» показали, что масса газа, отслеживаемого по O VI и расположенного рядом со звездообразующими галактиками, превосходит массу газа, находящегося в самих галактиках; используя другие УФ-линии поглощения (скажем, Si IV и C IV), учёные также выявили значительные запасы барионного вещества около Млечного Пути.

Для поиска газа с температурой в 106–107 К необходимы более высокоионизованные металлы — к примеру, шести- и семикратно ионизованный кислород O VII и O VIII. Линии поглощения, соответствующие O VII и O VIII, расположены уже не в ультрафиолетовой, а в рентгеновской области, на длинах волн в 21,602 и 18,967 Å.

В своём исследовании американо-мексиканская группа использовала данные рентгеновской обсерватории «Чандра». Астрономы отобрали 50 активных ядер галактик, исследованных «Чандрой», и попытались выделить линии поглощения O VII и O VIII в спектрах. По результатам этой работы была составлена финальная выборка, объединившая восемь удалённых источников излучения, спектры которых содержали следы поглощения O VII и O VIII на z ~ 0 (на нулевом красном смещении, то есть на сравнительно малом расстоянии от нас).

Как выяснилось в дальнейшем, горячий газ занимает обширную область вокруг Галактики, радиус которой превышает 100 кпк. Его общая масса превосходит десять миллиардов солнечных и сравнима с упомянутой выше барионной массой, содержащейся в диске Галактики. Иными словами, «недостающую массу» Млечного Пути вполне можно представить в виде газа с температурой в 106–107 К, даже не рассматривая более холодное вещество с температурой в 105–106 К.